融合光流雙目立體匹配算法探究

1、融合光流雙目立體匹配算法探究摘要：立體匹配是雙目立體視覺的非常重要的一 個(gè)環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵最困難的一步。針對現(xiàn)有算法的匹配準(zhǔn) 確性低，誤匹配多等缺陷，提出了融合光流的匹配算法，該 方法無需核心點(diǎn)的限制，因此我們將像素點(diǎn)間的邊緣性研究 主要在種子點(diǎn)集中的面積域中進(jìn)行，而且在左右圖像對中、 前后的序列圖像中都進(jìn)行了研究，這樣可以通過計(jì)算獲得有 圖像序列候選點(diǎn)的光流，然后與左圖像序列中的種子點(diǎn)進(jìn)行 匹配。關(guān)鍵詞：雙目立體視覺；立體匹配；光流中圖分類號：tp391. 41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1674-7712(2013) 20-0000-02一、引言雙目立體視覺在機(jī)器人導(dǎo)航、微操作系統(tǒng)的參數(shù)檢測、

2、 三維測量和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，它是計(jì)算機(jī)視 覺的一個(gè)重要分支。它主要是由不同位置的左右兩個(gè)攝像機(jī) 同時(shí)獲得同一場景的兩幅圖，通過計(jì)算空間點(diǎn)在兩幅圖像中 的視差，獲得該點(diǎn)的三維信息。立體匹配算法的目的就是找 出左右圖像對中的匹配點(diǎn)，進(jìn)而獲得距離信息，其基本原理 就是從兩個(gè)視點(diǎn)同時(shí)觀察同一景物以獲取立體像對，并匹配 出相應(yīng)像點(diǎn)，從而計(jì)算出視差并獲得三維信息?？紤]到光流這種運(yùn)動(dòng)速度，不僅包含了二維瞬時(shí)速度 場，還可以反映可見點(diǎn)的三維速度矢量在成像表面得投影， 提出了一種融合光流的立體匹配算法。該方法在基于區(qū)域相 關(guān)匹配的基礎(chǔ)上，求取左右運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光流，用光流作為一 種外加限制條件進(jìn)行立體

3、匹配。首先分別求取左右圖像序列 中垂直和水平方向上的光流，然后通過對右圖像序列中候選 點(diǎn)的光流的計(jì)算與左圖像序列中的種子點(diǎn)進(jìn)行匹配，進(jìn)而提 高了匹配的精度和準(zhǔn)確度；而且該算法只選用邊緣點(diǎn)進(jìn)行匹 配，這樣簡化了運(yùn)算，提高了算法的運(yùn)行速度。二、求取光流三、實(shí)驗(yàn)圖1顯示了在連續(xù)時(shí)間幀里獲得的兩對立體圖像對，圖 2顯示了在50幀時(shí)邊緣檢測結(jié)果。然后用這兩幅圖像中的邊 緣點(diǎn)作為種子點(diǎn)在第二個(gè)立體圖像對(也就是下一幀)中尋 找相關(guān)點(diǎn)，這樣就可以在連續(xù)的圖像序列中進(jìn)行相關(guān)性研 究。圖3中給出了光流的計(jì)算，把每個(gè)邊緣點(diǎn)的光流都分解 為水平(x)和垂直(y)方向的位移，其中(a), (b)圖顯 示了左右圖像的水

4、平位移，而(c), (d)顯示了垂直位移。采用融入光流的匹配方法，不僅測量了互相關(guān)系數(shù)，還 測量了待估計(jì)的兩點(diǎn)水平及垂直位移，這樣就可以避免光照 和攝像機(jī)本身移動(dòng)的問題。視差圖反應(yīng)的是目標(biāo)離攝像機(jī)的 遠(yuǎn)近，離攝像機(jī)越近，視差越大，表現(xiàn)在灰度圖中越亮，反 之，離攝像機(jī)越遠(yuǎn)，視差越小，表現(xiàn)在灰度圖中越暗。圖4 中的(a), (b)分別為沒有融合光流和融合光流之后的視差 圖，從圖中可以明顯的發(fā)現(xiàn)，沒有融合的視差圖中有很多地 方出現(xiàn)誤匹配，而融合光流之后的視差圖更為清晰，消除了 偽匹配點(diǎn)。四、總結(jié)本文通過對傳統(tǒng)匹配算法的分析，提出了一種融合光流 的立體匹配算法，該算法是在區(qū)域相關(guān)立體匹配的基礎(chǔ)上附 加上了光流作為限制條件，使得匹配更為準(zhǔn)確迅速。實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明了該算法的有效性，不僅縮小了匹配搜索空間，提高 了匹配的速度與準(zhǔn)確度，而且可以有效的克服光照等外部環(huán) 境的干擾，消除誤匹配點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：1劉金頌.雙目立體視覺中的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究j. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2008, 44 (6).2梁元月.基于雙目立體視覺的工件識別定位方法研 究d.西安理工大學(xué)，2008.3白明，莊嚴(yán)，王偉雙目立體匹配算法研究與進(jìn)展j. 控制與決策，2008.4陳震，高滿屯，沈允文.圖像光流場技術(shù)研究進(jìn)展j. 中國圖形圖像學(xué)報(bào)，2002： 434-439.作者